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地球|未来一百年，人类将走向哪里丨文稿

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地球|未来一百年，人类将走向哪里丨文稿
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从人类和地球的角度来说 ， 一百年时间不算长 ， 也不算短 。 在最近的一百年时间里 ， 人类的科技和生活都发生了日新月异的变化 。 那么在未来的一百年时间里 ， 人类又将走向哪里？
通过观察“星轨” ， 即星星划过的轨迹 ， 我们能够直接感受到地球的转动 。 地球的自转周期是24小时 。 正因有这样倾斜的自转 ， 再加上太阳光交替直射南北半球 ， 我们才有了昼夜和四季 。 虽然在文学上常说太阳每天新升 ， 但在科学上 ， 我们还是要有一个科学的视角 ， 既以此观察我们自己 ， 也以此观察地球、宇宙 。
1977年 ， “旅行者”1号、2号两艘无人外太阳系空间探测器发射升空 。 之所以要发射两艘探测器 ， 是因为要确保航天任务的成功 ， 就如同“嫦娥二号”是“嫦娥一号”的备份一样 。 在“嫦娥一号”顺利完成任务的同时 ， 我们选择让“嫦娥二号”做出更低或更远的飞行 。 旅行者号也基于此 ， 其发射时机是很特殊的 ， 每隔176年 ， 太阳系里的木星、土星、天王星、海王星（4颗巨行星）才会近似排列在一个扇面上 。 这一行星连珠的机会 ， 使得我们可以利用一次的探测器发射机会去往数个行星 。 于是 ， 旅行者号从地球出发 ， 先后利用木星、土星、天王星、海王星实现引力弹弓效应 ， 借力飞行 ， 如同科幻电影《流浪地球》中所呈现的借助木星的引力对地球进行加速 。 旅行者号就此成功造访了4颗行星 ， 所以说其发射时机是特殊的 。 上一次这样的时机是在1801年 ， 那时候中国还是清朝、美国才成立不久 。 你能想象下一次这样的时机来临时的人类世界吗？同样是1977年 ， 几乎是电影史上最成功科幻大片的《星球大战》上映了 ， 掀起了一场全球性的太空热 。 很多人都为影片中描绘的银河系宏伟场景痴狂 ， 因为在旅行者号造访4颗行星之前 ， 我们看到的太阳系以及木星、天王星的照片还只是模糊、远距离的 。
然而 ， 就像旅行者1号之父爱德华·斯通一样 ， 一个足够幸运的科学家一生中只能参加两个半深空探测项目 。 每一个深空探测项目历经准备、启动、克服技术困难、研制仪器、成功发射、太空飞行、达到并传回数据等诸多环节 ， 总要消耗非常长久的时间和金钱 ， 像“新视野”号冥王星探测器于2006年发射 ， 直到2015年才到达冥王星 ， 一两年后才把数据传回来供科学家研究并发表成果 。 这还没有完 ， 2019年1月1日 ， “新视野”号又抵达了柯伊伯带（太阳系的新大陆）中的一颗名叫“天涯海角”的星球 。 我们借此发现了很多与冥王星大小相似的天体 ， 进而重新定义了太阳系的“八大行星” 。 在此之上 ， “新视野”号的核电源还可以供应能源到2030年 ， 也就是说 ， 这一项目自1988年左右酝酿开始 ， 将一直工作到2030年 ， 然而能全程参与这一项目的科学家是很少的 。
在对上述现实有了一定的理解之后 ， 我们将一同去回答三个重要的问题——我们为什么要去深空？未来一百年 ， 我们将走向哪里？我们如何走向那里？
一、我们为什么要去深空
1.地球与天文灾难
2013年2月15日早上9时26分 ， 俄罗斯小城车里雅宾斯克的上空 ， 划过了一道亮光 ， 最后在一处冰面上留下一个直径6米的坑 ， 那就是“2·15俄罗斯陨石坠落事件” 。 这一小行星撞击事件最终导致了1200多人受伤、10亿卢布经济损失 。 科学家在那个地方捡到小行星的碎片 ， 也就是“车里雅宾斯克陨石” ， 我们的北京天文馆里就有一块 。 经过研究 ， 我们发现这颗小行星在进入地球大气层之前的直径只有18米 。 一颗直径18米、如同公交车大小的小行星 ， 经过大气层的燃烧之后还能造成这样灾害 ， 是因其坠落速度高达每小时20000公里 ， 而一辆公交车的时速只有每小时20公里 。 我们要知道 ， 能量和速度是平方比 ， 物体释放出来的动能是速度的平方 ， 每小时20000公里的动能就是4亿（焦） ， 所以才有这么巨大的灾害 。 我们如果经常看各个星球的照片 ， 就会发现像木卫二、木卫三、火星、月亮、土卫九、土卫三、水星等星球上都有密密麻麻的圆形的环形山（陨石坑、撞击坑） ， 其中99%以上都是撞击生成的 。 月球上直径大于1公里的撞击坑就有33000个 ， 地球在月球的附近 ， 我们也一定“难逃厄运” 。
地球上已经得到确认的撞击坑 ， 大部分分布在北美、欧洲、澳大利亚 ， 看上去是科技、经济越发达的地方就越多 ， 但实际上不太可能 ， 因为小行星是从各个方向撞过来的 ， 大气层又基本上是同样厚的 ， 所以各地被撞的机率是一样的 。 中国境内得到确认的撞击坑相对较少 ， 是因为基础建设的发展、文明古国的经久变迁以及我们在撞击坑研究领域的缺乏 。 世界上最知名的十大撞击坑 ， 大部分都分布在人迹罕至的地方 ， 也因此而被比较好地保留了下来 。 其中 ， 在墨西哥湾尤卡坦半岛的巨大撞击坑 ， 生成于6500万年前 ， 其撞击使大量尘埃进入地球的平流层 ， 挡住了太阳光 ， 导致了全球海洋冻结、极地冰盖扩大、地表气温骤降、大约80%的生物物种灭绝 。 诚然 ， 以人类与恐龙的发展而言 ， 站在人类的立场上 ， 这一次撞击事件并不完全是坏事 ， 即：正是老的物种灭绝了 ， 新的物种才得到了繁荣发展的更大机会 。
由此可见 ， 地球上的我们会面对各种各样的天文灾难——超级火山爆发、超级地震、超级海啸、小天体撞击地球、地球磁场倒转、超级太阳爆发……其中 ， 地球磁场倒转就是我们极少关注的灾难之一 。 我们现在的指南针是指北的 ， 但历史上它曾经确实是指南的 ， 因为地球上的磁极一直在飘移 ， 比如从1800年前后到2000年前后 ， 我们能够发现地球北极点的明显变化 。 大洋中脊两侧的岩石就像一本“地质”历史书一样 ， 历史上这些新生的岩石就记录了当时的磁场 ， 我们能够从中得知地球的磁场每隔几十万甚至几万年就会倒转一次 ， 而最近已经有70万年没有倒转过了 ， 我们也无从知晓下一次倒转会在什么时候发生 。
2.地外生命与文明
宇宙中有没有生命？如果有 ， “他们”会在哪里？如果“他们”向地球发来信号 ， 我们需要回答吗？我们要怎么回答？宇宙中每一颗恒星的周围都很有可能有行星的存在 ， 那么多行星里面很有可能存在像地球一样的行星 ， 也就很有可能存在像地球上人类一样的生命 。 “他们”的文明 ， 有可能比我们更先进 ， 也有可能比我们更落后 。 但是 ， 有一点必须明确 ， 到现在为止我们仍没有发现任何地外生命存在的证据 ， 尽管人类一直在寻找地外生命 。 为此 ， 我们发射了开普勒太空望远镜 ， 其使命就是寻找类地行星 ， 并且已经发现了3000多颗环绕着其他恒星的行星 ， 其中有100多颗类地行星 。 然而 ， 这些类地行星离我们非常非常遥远 ， 我们很难判断上面有没有生命 。 同时 ， 由于恒星发光发热而行星只会反射恒星的光芒 ， 我们观测这些“暗淡的”行星也是十分困难的 。
著名天文学家、作家卡尔 萨根在其著作《暗淡蓝点》中使用了一张“旅行者”号拍摄的地球照片——“暗淡蓝点” 。 结合“旅行者”号拍下的太阳系“全家福” ， 我们能够看到以整个太阳系为基准 ， 木星、地球、金星、土星、天王星、海王星的实际样貌 。
作者：郑永春 中国科学院国家天文台研究员
本文节选自宣讲家网独家文稿　《郑永春：未来一百年 ， 人类将走向哪里》


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